H4S1p

S Wikipedije, slobodne enciklopedije

H4K5ac je epigenetička modifikacija proteina za pakovanje histona H4 u DNK. To je oznaka koja ukazuje na acetilaciju na 5. lizinskom ostatku proteina histona H4. H4K5 je najbliži lizinski ostatak N-terminalnom repu histona H4. Obogaćen je na mjestu početka transkripcije (TSS) i duž genskih tijela.[1] Acetilacija histona H4K5 i H4K12ac je obogaćena na centromerama.[2]

Nomenklatura[uredi | uredi izvor]

H4K5ac ukazuje na acetilaciju lizina 5 na proteinskoj podjedinici histona H4: [3]

Skraćenica Značenje
H4 Porodica histona H4
K Standardna skraćenica za lizin
5 Položaj aminokiselinskog ostatka
(računajući od N-kraja)
ac Acetil grupa

Histonske modifikacije[uredi | uredi izvor]

Genomska DNK ćelija eukariota je omotana oko posebnih proteinskih molekula poznatih kao histoni. Kompleksi formirani petljom DNK poznati su kao hromatin. Osnovna strukturna jedinica hromatina je nukleosom: sastoji se od jezgarnog oktamera histona (H2A, H2B, H3 i H4) kao i linkerskog histona i oko 180 baznih parova DNK. Ovi jezgarni histoni su bogati ostacima lizina i arginina. Karboksilni (C) terminalni kraj ovih histona doprinosi interakcijama histon-histon, kao i interakcijama histon-DNK. Nabijeni repovi amino (N) terminala su mjesto posttranslacijskih modifikacija, kao što je ona viđena u H3K36me3.[4][5]

Histon H4[uredi | uredi izvor]

Modifikacije H4 nisu toliko poznate kao kod H3, a H4 ima manje varijacija koje bi mogle objasniti njihovu važnu funkciju.

H4K5ac[uredi | uredi izvor]

H4K5 je acetiliran pomoću TIP60 i CBP/p300 proteina. CAP/p300 hromatinom otvorenog mjesta početka transkripcije, acetiliranjem histona. H4K5ac je također uključen u Epigenetičko barkodiranje koje omogućava da se obrasci ekspresija gena vjerno prenesu na ćelije kćeri tokom mitoza. Važni geni specifični za ćelijski tip su označeni na neki način koji ih sprječava da budu zbijeni tokom mitoze i osigurava njihovu brzu transkripciju. Čini se da H4K5ac prima gene zavisne od aktivnosti eksprimiranih tokom učenja.[6]

Acetilacija i deacetilacija lizina[uredi | uredi izvor]

Acetilacija lizina

Proteini se obično acetiliraju na ostacima lizina i ova reakcija se oslanja na acetil-koenzim A kao donora acetilne grupe. U acetilacioji i deacetilaciji histona, histonski proteini se acetiliraju i deacetiliraju na lizinskim ostacima u N-terminalnom repu kao dio regulacije gena. Tipski, ove reakcije kataliziraju enzimom sa histon-acetiltransferazom (HAT) ili histon-deacetilaznom (HDAC) aktivnošću, iako HAT i HDAC mogu modificirati status acetilacije nehistonskih proteina.[7]

Regulacija faktora transkripcije, efektorskih proteina, molekulskih šaperon a i proteina citoskeleta acetilacijom i deacetilacijom je značajan posttranslacijski regulatorni mehanizam[8] Ovi regulatorni mehanizmi su analogni fosforilaciji i defosforilaciji djelovanjem kinaza i fosfataza. Ne samo da stanje acetilacija proteina može modificirati njegovu aktivnost, već ova posttranslacijska modifikacija također može biti unakrsna sa fosforilacijama, metilacijama, ubikvitinacijama, sumoilacijom i drugim za dinamičku kontrolu ćelijske signalizacije.[9][10][11]

Epigenetičke implikacije[uredi | uredi izvor]

Posttranslacijske modifikacije histonskih repova bilo kompleksima za modifikaciju histona ili kompleksima za remodeliranje hromatina se tumače u ćeliji i dovode do složenog, kombinatornog transkripcijskog izlaza. Smatra se da histonski kod diktira ekspresiju gena kompleksnom interakcijom između histona u određenoj regiji.[12] Dosadašnje razumijevanje i interpretacija histona dolazi iz dva projekta velikih razmjera: ENCODE i Epigenomska mapa puta (roadmapa).[13] Svrha epigenomske studije bila je istraživanje epigenetičkih promjena u cijelom genomu. Ovo je dovelo do stanja hromatina koja definiraju genomske regije grupisanjem interakcija različitih proteina i/ili histonskih modifikacija zajedno. Stanja hromatina istraživana su u ćelijama Drosophila, posmatranjem lokacije vezivanja proteina u genomu. Korištenje ChiP-sekvenciranja otkrilo je regije u genomu koje karakteriziraju različite trake.[14] I kod pripaadnika roda Drosophila profilisani su različiti razvojni stadiji, a naglasak je stavljen na relevantnost modifikacije histona.[15] Uvid u dobijene podatke doveo je do definicije stanja hromatina na osnovu modifikacija histona.[16]

Ljudski genom označen je stanjima hromatina. Ova označena stanja mogu se koristiti kao novi načini za označavanje genoma neovisno o sekvenci genoma u osnovi. Ova nezavisnost od sekvence DNK pojačava epigenetjčku prirodu histonskih modifikacija. Stanja hromatina su takođe korisna u identifikaciji regulatornih elemenata koji nemaju definisanu sekvencu, kao što su pojačivači. Ovaj dodatni nivo napomene omogućava dublje razumijevanje regulacije gena specifične za ćeliju.[17]

Metodi[uredi | uredi izvor]

Acetilacija histonske marke može se otkriti na različite načine:

1. Sekvenciranje hromatinskom imunoprecipitacijom (ChIP-sekvenciranje) mjeri količinu obogaćivanja DNK kada se jednom veže za ciljani protein i imunoprecipitira. Rezultat je dobra optimizacija i koristi se in vivo za otkrivanje vezivanja DNK-proteina u ćelijama. ChIP-Seq se može koristiti za identifikaciju i kvantificiranje različitih fragmenata DNK za različite histonske modifikacije duž genomske regije.[18]

2. Sekvenciranje mikrokoknih nukleaza (MNaza-seq) koristi se za istraživanje regiona koji su vezani dobro pozicioniranim nukleosomima. Upotreba enzima mikrokokne nukleaze koristi se za identifikaciju pozicioniranja nukleosoma. Vidi se da dobro pozicionirani nukleosomi imaju obogaćene sekvence.[19]

3. Test za sekvenciranje hromatina dostupnog transpozazi (ATAC-seq) koristi se za ispitivanje regija koje su bez nukleosoma (otvoreni hromatin). Koristi hiperaktivni Tn5-transpozon da istakne lokalizaciju nukleosoma.[20][21][22]

Klinički značaj[uredi | uredi izvor]

H4K5ac je umiješan u upalnu bolest crijeve i Crohnovu bolest.[1]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b "H4K5ac Post Translational Modification - HIstome". Arhivirano s originala, 18. 8. 2016. Pristupljeno 2. 12. 2019.
  2. ^ Shang, Wei-Hao; Hori, Tetsuya; Westhorpe, Frederick G.; Godek, Kristina M.; Toyoda, Atsushi; Misu, Sadahiko; Monma, Norikazu; Ikeo, Kazuho; Carroll, Christopher W.; Takami, Yasunari; Fujiyama, Asao; Kimura, Hiroshi; Straight, Aaron F.; Fukagawa, Tatsuo (2016). "Acetylation of histone H4 lysine 5 and 12 is required for CENP-A deposition into centromeres". Nature Communications. 7: 13465. Bibcode:2016NatCo...713465S. doi:10.1038/ncomms13465. PMC 5097169. PMID 27811920.
  3. ^ Huang, Suming; Litt, Michael D.; Ann Blakey, C. (30. 11. 2015). Epigenetic Gene Expression and Regulation. str. 21–38. ISBN 9780127999586.
  4. ^ Ruthenburg AJ, Li H, Patel DJ, Allis CD (decembar 2007). "Multivalent engagement of chromatin modifications by linked binding modules". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 8 (12): 983–94. doi:10.1038/nrm2298. PMC 4690530. PMID 18037899.
  5. ^ Kouzarides T (februar 2007). "Chromatin modifications and their function". Cell. 128 (4): 693–705. doi:10.1016/j.cell.2007.02.005. PMID 17320507.
  6. ^ "Histone H4K5 Review". Pristupljeno 2. 12. 2019.
  7. ^ Sadoul K, Boyault C, Pabion M, Khochbin S (2008). "Regulation of protein turnover by acetyltransferases and deacetylases". Biochimie. 90 (2): 306–12. doi:10.1016/j.biochi.2007.06.009. PMID 17681659.
  8. ^ Glozak MA, Sengupta N, Zhang X, Seto E (2005). "Acetylation and deacetylation of non-histone proteins". Gene. 363: 15–23. doi:10.1016/j.gene.2005.09.010. PMID 16289629.
  9. ^ Yang XJ, Seto E (2008). "Lysine acetylation: codified crosstalk with other posttranslational modifications". Mol. Cell. 31 (4): 449–61. doi:10.1016/j.molcel.2008.07.002. PMC 2551738. PMID 18722172.
  10. ^ Eddé B, Denoulet P, de Néchaud B, Koulakoff A, Berwald-Netter Y, Gros F (1989). "Posttranslational modifications of tubulin in cultured mouse brain neurons and astroglia". Biol. Cell. 65 (2): 109–117. doi:10.1016/0248-4900(89)90018-x. PMID 2736326.
  11. ^ Maruta H, Greer K, Rosenbaum JL (1986). "The acetylation of alpha-tubulin and its relationship to the assembly and disassembly of microtubules". J. Cell Biol. 103 (2): 571–579. doi:10.1083/jcb.103.2.571. PMC 2113826. PMID 3733880.
  12. ^ Jenuwein T, Allis CD (august 2001). "Translating the histone code". Science. 293 (5532): 1074–80. doi:10.1126/science.1063127. PMID 11498575. S2CID 1883924.
  13. ^ Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH, et al. (The ENCODE Project Consortium) (juni 2007). "Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project". Nature. 447 (7146): 799–816. Bibcode:2007Natur.447..799B. doi:10.1038/nature05874. PMC 2212820. PMID 17571346.
  14. ^ Filion GJ, van Bemmel JG, Braunschweig U, Talhout W, Kind J, Ward LD, Brugman W, de Castro IJ, Kerkhoven RM, Bussemaker HJ, van Steensel B (oktobar 2010). "Systematic protein location mapping reveals five principal chromatin types in Drosophila cells". Cell. 143 (2): 212–24. doi:10.1016/j.cell.2010.09.009. PMC 3119929. PMID 20888037.
  15. ^ Roy S, Ernst J, Kharchenko PV, Kheradpour P, Negre N, Eaton ML, et al. (modENCODE Consortium) (decembar 2010). "Identification of functional elements and regulatory circuits by Drosophila modENCODE". Science. 330 (6012): 1787–97. Bibcode:2010Sci...330.1787R. doi:10.1126/science.1198374. PMC 3192495. PMID 21177974.
  16. ^ Kharchenko PV, Alekseyenko AA, Schwartz YB, Minoda A, Riddle NC, Ernst J, et al. (mart 2011). "Comprehensive analysis of the chromatin landscape in Drosophila melanogaster". Nature. 471 (7339): 480–5. Bibcode:2011Natur.471..480K. doi:10.1038/nature09725. PMC 3109908. PMID 21179089.
  17. ^ Kundaje A, Meuleman W, Ernst J, Bilenky M, Yen A, Heravi-Moussavi A, Kheradpour P, Zhang Z, et al. (Roadmap Epigenomics Consortium) (februar 2015). "Integrative analysis of 111 reference human epigenomes". Nature. 518 (7539): 317–30. Bibcode:2015Natur.518..317.. doi:10.1038/nature14248. PMC 4530010. PMID 25693563.
  18. ^ "Whole-Genome Chromatin IP Sequencing (ChIP-Seq)" (PDF). Illumina. Pristupljeno 23. 10. 2019.
  19. ^ "MAINE-Seq/Mnase-Seq". illumina. Pristupljeno 23. 10. 2019.
  20. ^ Buenrostro, Jason D.; Wu, Beijing; Chang, Howard Y.; Greenleaf, William J. (2015). "ATAC-seq: A Method for Assaying Chromatin Accessibility Genome-Wide". Current Protocols in Molecular Biology. 109: 21.29.1–21.29.9. doi:10.1002/0471142727.mb2129s109. ISBN 9780471142720. PMC 4374986. PMID 25559105.
  21. ^ Schep, Alicia N.; Buenrostro, Jason D.; Denny, Sarah K.; Schwartz, Katja; Sherlock, Gavin; Greenleaf, William J. (2015). "Structured nucleosome fingerprints enable high-resolution mapping of chromatin architecture within regulatory regions". Genome Research. 25 (11): 1757–1770. doi:10.1101/gr.192294.115. ISSN 1088-9051. PMC 4617971. PMID 26314830.
  22. ^ Song, L.; Crawford, G. E. (2010). "DNase-seq: A High-Resolution Technique for Mapping Active Gene Regulatory Elements across the Genome from Mammalian Cells". Cold Spring Harbor Protocols. 2010 (2): pdb.prot5384. doi:10.1101/pdb.prot5384. ISSN 1559-6095. PMC 3627383. PMID 20150147.
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=H4S1p&oldid=3486712"